Desenvolvimento de modelo de análise exergética para motores de usinas termoeletricas operando em ciclo diesel e otto

Abstract

A matriz de energia elétrica brasileira é conhecida pela maioria da sua capacidade provém de Usinas Hidroelétricas nas quais quando seus níveis estão baixo as usinas termoelétricas são responsáveis por suprir a demanda energética da população, sendo estas com a segunda maior capacidade energética do território nacional brasileiro, dentre estas usinas estão a Pau Ferro I e a Termomanaus que pertencem a Centrais Elétricas de Pernambuco (EPESA) que contam com 912 motores PERKINS modelo 20806A-E18TAG3 para gerar a energia demandada pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) através do óleo diesel, e que através da DSofer terá a possibilidade de converter seus motores, de forma reversível, para a operação com gás natural através da inovação tecnologia denominada DDR2. O estudo objetivou utilizar a eficiência exergética e energética para análise da geração diante de uma demanda a ser entregue pela usina, consistindo no mapeamento da geração diante de dois modos de operações mais eficientes dos motores, fazendo que seja localizada qual a melhores configuração de operação da usina para aquela geração, seja para diesel ou para gás natural com a inovação tecnológica. Inicialmente foi feita a validação com os modos de operação prime 50% e 75% pois apresentaram melhores resultado com eficiência exergética de 42,85% e 43,82% respectivamente para operação com o óleo diese e 37,26% e 34,57% para o gás natural. Após o cálculo das eficiências foi usado o modelo de analise desenvolvido através do MatLab/Simulink, com 1% de desvio, que mostra a melhor configuração para demandas solicitadas de 118,56 MW, 177,84MW e a demanda outorgada pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) de 237,12MW, senda esta a demanda utilizada para analisar as condições atuais da usina. O modelo chegou a identificar 15 combinações para a operação de motores para um desvio de -0,019% que chegam a economizar até 2160 litro/hora de diesel, já para a operação com o gás natural devido ao uso do DDR2 foi observado um potencial de economia de 1025Nm3/hora para as mesmas condições. Se considerar a operação atual das Usinas termoelétricas utilizando o diesel, que contaria com motores operando entre 75% e 77% do Prime, para uma demanda de 237,12 MW foram identificadas 26 configurações ao validar o modelo, com um potencial de economia de combustível de 2640 Litros/hora e ao estudar o comportamento do desvio na região de melhor operação esse potencial

poderia iria ser aumentado para mais 520 litros/hora. Com isso o modelo demonstrou resultados favoráveis à sua aplicação em usinas que utilizando hidrocarbonetos como combustíveis que na usina em análise acarretaria 6076 kg/hora a menos de emissão e o uso da inovação tecnológica geraria 39,27kg/hora a menos por cada motor em operação.